“洁净煤技术”研究在世界上相当普遍,科研人员通过向地下煤层气化炉中交替鼓入空气和水蒸气的方法,连续产出了高热值的煤炭气,其主要成分是CO和H2。CO和H2可作为能源和化工原料,应用十分广泛.生产煤炭气的反应之一是:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) H=+131.4kJ/mol
(1)在容积为3L的密闭容器中发生上述反应,5min后容器内气体的密度增大了0.12g/L,用H2O表示0~5min的平均反应速率为______________。
(2)关于上述反应在化学平衡状态时的描述正确的是___________.
A.CO的含量保持不变
B.v正(H2O)=v正(H2)
C.容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变
(3)若上述反应在t0时刻达到平衡(如图),在t1时刻改变某一条件,请在图中继续画出t1时刻之后正反应速率随时间的变化:
①缩小容器体积,t2时到达平衡(用实线表示);
②t3时平衡常数K值变大,t4到达平衡(用虚线表示).
(4)在一定条件下用CO和H2可以制得甲醇,CH3OH和CO的燃烧热分别为725.8kJ/mol,283.0kJ/mol,1molH2O(l)变为H2O(g)吸收44.0 kJ的热量,写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和气态水的热化学方程式_______________________
(5)如下图所示,以甲醇燃料电池作为电源实现下列电解过程.乙池中发生反应的离子方程式为_____________。当甲池中增重16g时,丙池中理论上产生沉淀质量的最大值为_________g。
合成氨工业的核心反应是N2(g)+3H2(g)2NH3(g);反应过程中能量变化如图所示,回答下列问题。
(1)该反应的ΔH=____________kJ/mol。
(2)在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E1的变化:E1__________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)在500℃、2×107Pa和催化剂条件下,向一密闭容器中充入0.5mol N2和1.5mol H2,充分反应后,放出的热量____________46.2 kJ (填“<”、“>”或“=”) 。
(4)关于该反应的下列说法中,正确的是________(填字母)。
A.ΔH>0,ΔS>0 | B.ΔH>0,ΔS<0 |
C.ΔH<0,ΔS>0 | D.ΔH<0,ΔS<0 |
(5)已知298K时白磷、红磷完全燃烧的热化学方程式分别为:
P4(s,白磷)+5O2(g)===P4O10(s)ΔH 1=-2983.2 kJ·mol-1
P(s,红磷)+O2(g)===
P4O10(s)ΔH 2=-738.5 kJ·mol-1
则该温度下白磷转化为红磷的热化学方程式为 。
分一定温度下,在2L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示:
(1)反应开始到平衡,用Z表示的反应速率为 mol·L-1·s-1,Y的转化率 。
(2)该反应的化学方程式为 。
(3)10s后的某一时刻(t1)改变了外界条件,其速率随时间的变化图像如图所示:
则下列说法符合该图像的是________________。
A.t1时刻,增大了X的浓度 |
B.t1时刻,升高了体系温度 |
C.t1时刻,缩小了容器体积 |
D.t1时刻,使用了催化剂 |
工业上可以利用废气中的CO2为原料制取甲醇,其反应方程式为:CO2+3H2CH3OH+H2O。请回答下列问题:
(1)已知常温常压下下列反应的能量变化如下图所示:
写出由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式__ ,该反应的△S____________0(填“>”或“<”或“=”),在_______________情况下有利于该反应自发进行。
(2)如果上述反应方程式的平衡常数K值变大,则该反应__ (选填编号)。
A.一定向正反应方向移动 |
B.在平衡移动时正反应速率先增大后减小 |
C.一定向逆反应方向移动 |
D.在平衡移动时逆反应速率先减小后增大 |
(3)若反应的容器容积为2.0L,反应时间4.0 min,容器内氢气的质量减少了4.8g,在这段时间内CO2的平均反应速率为 。
合成氨是人类研究的重要课题,目前工业合成氨的原理为:
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-93.0kJ/mol
某温度下,在2 L密闭容器中发生上述反应,测得数据如下
时间/h 物质的量/mol |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
N2 |
2.0 |
1.83 |
1.7 |
1.6 |
1.6 |
H2 |
6.0 |
5.49 |
5.1 |
4.8 |
4.8 |
NH3 |
0 |
0.34 |
0.6 |
0.8 |
0.8 |
①0~2 h内,v(N2)= 。
②平衡时,H2的转化率为_________________
③若保持温度和体积不变,起始投入的N2、H2、NH3的物质的量分别为a mol、b mol、c mol,达到平衡后,NH3比的浓度与上表中相同的为 (填选项字母)。
A.a=l、b=3.c=0 B.a=4、b=12、c=0
C.a=0、b=0.c=4 D.a=l、b=3、c=2
二氧化碳是引起“温室效应”的主要物质,节能减排,高效利用能源,能够减少二氧化碳的排放。在一定温度下的2L固定容积的密闭容器中,通入2 molCO2和3mol H2,发生的反应为:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),△H=-a kJ·mol-1(a>0), 测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
①能说明该反应已达平衡状态的是__________(填编号)
A.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
B.混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化
C.单位时间内每消耗1.2mol H2,同时生成0.4molH2O
D.该体系中H2O与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1,且保持不变
②计算该温度下此反应的平衡常数K=_________。(保留两位有效数字)。若改变条件 (填选项),可使K=1。
A.增大压强
B.增大反应物浓度
C.降低温度
D.升高温度
E.加入催化剂